热处理工艺对超高碳钢组织与力学性能的影响

研究了热处理工艺对碳含量为1．6％超高碳钢组织和力学性能的影响。结果表明:用离异共析转变工艺可使锻造组织中的碳化物得到球化,获得铁素体基体上弥散分布球状碳化颗粒的组织;在随后进行的第二次热处理中,采用正火和淬火+回火工艺,可使超高碳钢获得良的综合力学性能,其屈服强度和抗拉强度都比40CrNiMo钢调质态提高很多,而塑性与40CrNiM钢相当。

含1．6%碳的超高碳钢的力学性能

对一种碳含量为1.6%的超高碳钢的组织和综合力学性能进行了研究。结果表明:采用离异共析转变的球化工艺以及随后的正火处理,获得了超细珠光体和颗粒状碳化物的组织。其强度和塑性都有很大提高,并有较高的疲劳强度,屈服强度和抗拉强度分别为980 MPa和1 470 MPa,比40CrNiMo钢的强度提高很多,塑性与其相当,是一种优良的结构钢材料。

X70管线钢焊接接头热影响区的冲击性能

对X70管线钢焊接接头热影响区进行了冲击试验,对结果进行了分析。结果表明:X70管线钢焊接接头热影响区冲击试样的冲击功与断口剪切面积基本成线性比例关系,冲击功越高,剪切面积越大。焊接接头热影响区冲击试样的断口由韧性区、脆性区和韧脆混合区组成。脆性区为解理断裂,韧脆混合区为准解理断裂。

超高碳钢的球化工艺及性能研究

根据碳浓度不均匀奥氏体的离异共析转变机制,对1.6%C(质量分数,下同)锻造超高碳钢进行不同工艺的球化处理,并对具有不同球化组织的试样进行性能试验。观察分析表明,锻造后组织形态为片状珠光体及其域界分布球状碳化物;经球化工艺处理后得到铁素体基体上弥散分布碳化物的组织,且原珠光体域界上碳化物尺寸比珠光体域内的大;拉伸试验表明,1.6%C超高碳钢经球化处理后塑性明显改善,具有良好的综合力学性能。碳化物的分布、颗粒大小、间距等因素对1.6%C超高碳钢的强度有重要影响。

1.6%C超高碳钢显微组织与性能研究

对1.6%C超高碳钢进行离异共析和淬火+高温回火两种工艺球化预处理,获得了铁素体基体上分布超细碳化物组织,在此基础上进行了两类淬火处理。显微组织观察分析表明:淬火组织亚结构为位错与孪晶并存;采用感应加热淬火时随感应加热淬火次数增加,板条马氏体增加,孪晶马氏体减少。力学性能测试显示:本试验用超高碳钢强度与中碳结构钢相当;塑性很好,伸长率达17%。

球化工艺对热轧超高碳钢组织性能的影响

利用离异共析原理,采用不同的热处理工艺球化热轧超高碳钢。组织观察表明:热轧预处理消除了铸态下晶界网状粗大碳化物,并获得颗粒状碳化物与片状珠光体的混合组织。球化热处理时,奥氏体化温度升高、保温时间延长,碳化物颗粒的间距增大,减缓冷却速率增加碳化物的析出。对球化后超高碳钢进行拉伸力学性能试验,850℃球化后的强度很高(σ0.2=688.71MPa,σb=1005.78MPa),屈强比和伸长率分别为0.69、16.7%。拉伸后的断口形貌分析表明,超高碳钢拉伸过程中裂纹易在大颗粒碳化物处萌生、扩展。

热处理对1.41%C超细晶超高碳钢马氏体亚结构的影响

1.41%C超高碳钢控轧后进行超细球化预处理,并在不同的温度下进行二次淬火。组织观察表明:热轧并球化预处理后超高碳钢获得了超细球化组织,经淬火后获得超细马氏体组织。随淬火温度升高,马氏体逐渐粗化,马氏体亚结构中位错对孪晶的比例先升后降,890℃时获得完全位错亚结构。并提出1.41%C超高碳钢获得大量板条马氏体的淬火温度为860～890℃。

1.6%C超高碳钢高温超塑性研究

1.6%C超高碳钢热轧后经810℃×1h+750℃×1h球化处理后获得理想的球化组织,碳化物颗粒大小、分布较均匀,铁素体晶粒尺寸为3￣5μm。高温拉伸试验表明,在2.5×10-4s-1的应变速率下,800℃时伸长率高达216%,获得很好的超塑性。扫描电镜分析表明,高温拉伸过程中晶粒基本上保持等轴状,碳化物沿晶界长大、粘连,晶内细小碳化物减少。超高碳钢的高温变形主要依靠晶粒的转动和晶界的滑动来实现。

多功能储能式桥丝自动焊接机的研究与应用

主要阐述了多功能储能式桥丝自动焊接机的原理、结构及其应用。所研制的焊接机实现了无焊剂、多功能、8道工序连续化、自动化,改进了电雷管的生产工艺,提高了产品质量,降低了劳动强度,解决了电雷管桥丝无焊剂自动焊接这一难题。

高频焊接钢管焊缝冲击试样缺口位置的确定

采用夏比冲击试验研究了高频焊接(HFW)钢管焊缝冲击试样缺口位置的确定方法,重点讨论了焊缝中心线与试样中心线不垂直时(焊缝偏斜)如何确定。结果表明:当焊缝偏斜时,先制备两种缺口位置的焊缝冲击试样,一种是缺口根部处于距试样侧表面2mm的线与焊缝中心线的交点且垂直于试样中心线的直线上,另一种是缺口根部处于试样中心线与焊缝中心线的交点且垂直于试样中心线的直线上;两种试样中试验结果较小值作为焊缝处的冲击吸收能量,此试样为焊缝冲击试样。

落锤撕裂试验与大能量摆锤冲击试验的对比与分析

采用X70管线钢,对不同壁厚的落锤试样分别进行落锤试验和大能量摆锤冲击试验。对这两种试验方法结果进行对比,研究两种试验方法的剪切面积是否一致,以及剪切面积与吸收能量之间的关系。结果表明,两种试验的试样剪切面积基本一致;对大能量摆锤试样,剪切面积与吸收能量之间存在一定的关系,吸收能量随着剪切面积的增加而提高,其具体的关系还需要经过大量的试验才能建立数学模型;对不同厚度的大能量摆锤冲击试样,其吸收能量的比值与厚度的比值不一致。

大壁厚高钢级管线钢DWTT断口分析

对不同缺口形式和不同厚度的大壁厚高钢级管线钢试样进行了落锤撕裂试验,并对断口形貌进行了研究。结果表明:API RP 5L3对无效试样的定义已经不适用于大壁厚高钢级管线钢;大壁厚高钢级管线钢的DWTT压制缺口试样出现异常断口的几率较大。建议在试验时尽量采用人字形缺口的全壁厚试样;对于大壁厚高钢级管线钢,不管何种缺口形式的落锤撕裂试样,其断口都容易出现分离现象。

两种管材夏比冲击试验影响因素分析

对X70和P110两种石油管材,在20^-80℃进行了夏比冲击试验。研究了不同冲击锤刃、不同冷却方式、不同缺口型式和不同试样尺寸对试验结果的影响规律。结果表明,对这两种管材,采用8 mm锤刃时冲击吸收能量比采用2 mm锤刃高。对于吸收能量较低的油套管,使用不同冲击锤刃对吸收能量的影响不明显。不同冷却方式对吸收能量基本没有影响。小尺寸试样与10 mm×10 mm×55 mm试样吸收能量之间的比例系数,与标准中规定的理论值不相符。

高钢级管线钢示波冲击试验研究

对X70、X80、X90和X100四种高钢级管线钢,在不同温度进行了示波冲击试验。结果表明,随着钢级的升高,载荷-位移曲线中的最大力和不稳定裂纹扩展起始力也相应升高,不稳定裂纹扩展起始位移逐渐变小。过了最大力后,曲线变得越来越陡峭,裂纹扩展地越来越快。冲击试样由只产生稳定裂纹扩展逐渐变为产生稳定和不稳定裂纹扩展,不稳定裂纹扩展与冲击断口中脆性区的大小正相关。

X80管线钢不同温度下的落锤吸收能量测试

采用示波落锤法,对X80管线钢在不同温度下的吸收能量进行了测试,并对不同温度下的载荷-位移曲线及锤头速度曲线进行了比较。结果表明,不同温度下的载荷-位移曲线形状不同,且随着温度降低,达到最大载荷后的载荷下降速度加快。根据落锤吸收能量,绘制了韧脆转变温度曲线,得到了X80管线钢的韧脆转变温度,并与夏比冲击试验吸收能量绘制的韧脆转变温度曲线进行了对比。

大摆锤试验机能量测试结果影响因素研究

为了提高大摆锤试验机测试结果的准确性,对大摆锤试验机能量测试中的影响因素进行了测试与分析。影响因素主要包括风阻及摩擦损失能量、不同初始能量及锤头速度、不同吸收能量获取方式以及试样的不同缺口形式等。研究结果表明,风阻及摩擦损失能量很小,操作时可忽略不计;不同初始能量及锤头速度对最终试验结果几乎无影响,试验时可根据试样厚度及钢级选择合适的初始能量,减少提锤时间,提高工作效率;E_(角度编码器)与E_(表盘)测量结果基本相同,E_(角度编码器)较E_(表盘)更为准确,E_(示波)低于E_(角度编码器);压制缺口试样吸收能量显著高于人字形缺口试样。

X90管线钢管示波冲击试验研究

对X90管线钢管管体、焊缝和热影响区在不同温度下进行示波冲击试验,并对曲线的特征值进行分析。结果表明:X90管线钢管管体示波冲击曲线随着试验温度的降低,由只产生稳定裂纹扩展逐渐变为产生不稳定裂纹扩展,管体韧脆转变温度约为-90℃;焊缝示波冲击曲线都产生不稳定裂纹扩展,随着试验温度的降低,不稳定裂纹扩展愈发明显,焊缝韧脆转变温度约为-50℃;热影响区示波冲击曲线随着试验温度的降低,由稳定裂纹扩展逐渐变为不稳定裂纹扩展,热影响区韧脆转变温度约为-60℃。

X100管线钢示波冲击试验研究

对X100管线钢管体、焊缝和热影响区在不同温度下进行示波冲击试验,并对曲线的特征值进行分析。结果表明:X100管线钢管体、焊缝和热影响区在不同温度的示波冲击曲线都产生不稳定裂纹扩展。随着试验温度的降低,不稳定裂纹扩展越来越明显,载荷-位移曲线变得越来越陡峭,,试样在冲击过程中所受阻碍越来越小。X100管线钢具有良好的低温冲击韧性。管体韧脆转变温度约为-60℃,焊缝韧脆转变温度约为-60℃,热影响区韧脆转变温度约为-50℃。

高强度管线钢拉伸试验伸长率变化规律研究和分析

针对高强度管线钢拉伸试验伸长率换算遇到的问题,选用多种高强度管线钢材料对其拉伸试验伸长率变化规律进行了研究,对大量拉伸试验数据进行了统计分析。试验结果表明,基于碳素钢和低合金钢旧材料建立的Oliver公式仍适用于高强度管线钢,但材料系数有所变化。建立了X65~X90钢级管线钢拉伸试验伸长率变化公式及50 mm固定标距高强度管线钢伸长率变化公式。根据新的材料系数和公式对伸长率要求值和试验值进行了比对分析,给出了更加合理的技术要求。

X80高强度管线钢拉伸试验伸长率变化规律研究

为了解决高强度管线钢拉伸试验伸长率换算遇到的问题,选用多种X80管线钢材料对其拉伸试验伸长率变化规律进行了研究。研究结果表明,基于碳素钢和低合金钢旧材料建立的Oliver公式仍适用于X80高强度管线钢,但材料系数不同。确立了X80管线钢拉伸试验伸长率变化公式,根据新的材料系数分析了对试验结果评判的影响,并提出了标准修订建议,提醒使用者注意该问题,避免可能产生的不良后果。